DE1271253B - Converter arrangement with thyristors - Google Patents

Converter arrangement with thyristors

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DE19651271253
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Dipl-Ing Heinz Winkler
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

Stromrichteranordnung mit Thyristoren Es ist bekannt, bei Halbleiterventilen mit einkristallinem Halbleiterkörper die Wirkung der Ladungsträgerstauung, den sogenannten Trägerstaueffekt, durch Beschaltungselemente zu vermindern. Das ist im allgemeinen ein Kondensator oder eine Reihenschaltung eines Kondensators mit einem Beschaltungswiderstand.Power converter arrangement with thyristors It is known for semiconductor valves with monocrystalline semiconductor body the effect of the charge carrier congestion, the so-called Carrier jam effect, to be reduced by wiring elements. That is in general a capacitor or a series connection of a capacitor with a wiring resistor.

Es wurde nun erkannt, daß Thyristoren empfindlich sind, sowohl gegen einen steilen Anstieg der Sperrspannung beim Einschalten der Stromrichteranlage und beim Löschen der Thyristoren, beispielsweise bei einem Stromrichter mit Zwangskommutierung, als auch gegen einen steilen Anstieg des Laststromes, insbesondere bei einer Zündverzögerung der Thyristoren gegenüber einer anliegenden Wechselspannung oder bei einem vorzeitig zündenden Thyristor in einer Parallelschaltung mehrerer Thyristoren. Bei der bekannten RC-Beschaltung mit einer Reihenschaltung eines Widerstandes von etwa 18 Ohm mit einer Kapazität von etwa 2 RF parallel zum Thyristor wird der Spannungsanstieg am Thyristor durch den Spannungsabfall begrenzt, den der Ladestrom des Kondensators an den Leitungsinduktivitäten verursacht. Eine ausreichende Größe dieses Ladestromes erfordert einen entsprechend kleinen Beschaltungswiderstand. Der Beschaltungswiderstand darf aber andererseits einen vorbestimmten Mindestwert nicht unterschreiten; damit beim Zünden des Thyristors der über diesen fließende Entladestrom des Kondensators, welcher den Anstieg des Stromes im Thyristor zusätzlich erhöht, auf einen zulässigen Wert begrenzt wird. Es ergibt sich daraus die Aufgabe, die Thyristor-Schutzbeschaltung so zu gestalten, daß der Ladestrom des Beschaltungskondensators nur eine kleine positive Spannung am Thyristor verursacht und zugleich der Entladestrom auf einen zulässigen Wert begrenzt wird.It has now been recognized that thyristors are sensitive to both a steep rise in the reverse voltage when the converter system is switched on and when deleting the thyristors, for example in a converter with forced commutation, as well as against a steep increase in the load current, especially with an ignition delay of the thyristors against an applied alternating voltage or prematurely firing thyristor in a parallel connection of several thyristors. With the well-known RC circuit with a series connection of a resistor of about 18 ohms a capacitance of about 2 RF in parallel with the thyristor, the voltage rise will be at Thyristor limited by the voltage drop caused by the charging current of the capacitor caused by the line inductances. A sufficient size of this charging current requires a correspondingly small circuit resistance. The wiring resistance on the other hand, must not fall below a predetermined minimum value; in order to when the thyristor is triggered, the discharge current of the capacitor flowing through it, which additionally increases the increase in the current in the thyristor to a permissible Value is limited. This results in the task of the thyristor protective circuit to be designed so that the charging current of the wiring capacitor is only a small one causes positive voltage on the thyristor and at the same time the discharge current on one permissible value is limited.

Diese Aufgabe wurde nach einem früheren Vorschlag zum Teil bereits dadurch gelöst, daß in Reihe mit der RC-Beschaltung eine in Sperrichtung des Thyristors gepolte Diode angeordnet ist, die eine Rufladung des Kondensators durch die Spannung in Durchlaßrichtung des Thyristors verhindert. Eine Beschaltung mit einer so gepolten Diode ist aus der deutschen Auslegeschrift 1091219 bekannt. Da die Diode für die Spannung in Durchlaßrichtung des Thyristors einen sehr hohen Widerstand darstellt, kann mit einer derartigen Anordnung der Spannungsanstieg am Thyristor nicht begrenzt werden.This task has already been partly carried out according to an earlier proposal solved in that in series with the RC circuit one in the reverse direction of the thyristor polarized diode is arranged, which charges the capacitor through the voltage prevented in the forward direction of the thyristor. A circuit with such a polarized one Diode is known from the German patent application 1091219. As the diode for the Voltage in the forward direction of the thyristor represents a very high resistance, cannot limit the voltage rise at the thyristor with such an arrangement will.

Nach der deutschen Auslegeschrift 1185 283 kann eine Beschaltung für Transistoren, die bekanntlich empfindlich sind gegen Überspannungen, eine Reihen-Schaltung eines Kondensators mit einer in Flußrichtung des Laststromes gepolten Diode enthalten. Diese Beschaltung 'soll nach dem Sperren des Transistors bis zum Durchschalten einer Freilaufdiode den Laststrom führen. Der Kondensator muß somit für den Laststrom- bemessen sein. Ferner sind verschiedene Beschaltungsanordnungen bekannt, die eine Reihenschaltung einer Diode mit einem Widerstand, der beispielsweise als Entladewiderstand für den Kondensator dienen kann, parallel zum Thyristor enthalten. In einer derartigen Anordnung treibt die Spannung in Flußrichtung der Diode einen Dauerstrom über den Widerstand und bewirkt somit entsprechende Verluste.According to the German Auslegeschrift 1185 283, a circuit for Transistors, which are known to be sensitive to overvoltages, are connected in series a capacitor with a diode polarized in the direction of flow of the load current. This wiring 'should after blocking the transistor until a Freewheeling diode conduct the load current. The capacitor must therefore be used for the load current be measured. Furthermore, various wiring arrangements are known that one Series connection of a diode with a resistor, for example as a discharge resistor can serve for the capacitor, included in parallel with the thyristor. In such a Arrangement drives the voltage in the direction of flow of the diode via a continuous current Resistance and thus causes corresponding losses.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie bezieht sich somit auf eine Stromrichteranordnung mit Thyristoren, denen zur Beherrschung des Trägerstaueffektes eine Reihenschaltung eines Kondensators mit einem Beschaltungswiderstand parallel geschaltet ist. Die vorerwähnte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Beschaltungswiderstand eine Reihenschaltung einer in Durcldaßrichtung des Thyristors gepolten Diode mit einem Ladewiderstand parallel geschaltet ist, der wesentlich kleiner als der Beschaltungswiderstand bemessen ist. Die Thyristor-Schutzbeschaltung enthält somit zwei getrennte Strompfade, nämlich einen für die Ladung des Kondensators über die Diode und den kleinen Ladewiderstand, der nur so groß bemessen wird, daß eine Schwingung zwischen der Induktivität der Leitung und der Kapazität des Beschaltungskondensators verhindert wird, und einen Strompfad für die Entladung des Beschaltungskondensators über den wesentlich vergrößerten Beschaltungswiderstand. Mit einer derartigen Anordnung kann die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung am Thyristor auf etwa ein Sechstel des Wertes mit der bekannten RC-Beschaltung und die Stromsteilheit des Entladestromes beim Zünden des Thyristors auf etwa ein Fünftel des Wertes der bekannten RC-Beschaltung vermindert werden.The invention avoids these disadvantages. It thus refers to a converter arrangement with thyristors, which are used to control the carrier jam effect a series connection of a capacitor with a wiring resistor in parallel is switched. The aforementioned object is achieved according to the invention in that the circuit resistor is a series circuit in the direction of the thyristor polarized diode is connected in parallel with a charging resistor, which is essential is smaller than the wiring resistance. The thyristor protective circuit thus contains two separate current paths, namely one for charging the capacitor via the diode and the small charging resistor, which is only dimensioned so large that an oscillation between the inductance of the line and the capacitance of the wiring capacitor is prevented, and a current path for the discharge of the wiring capacitor via the significantly increased wiring resistance. With such an arrangement can increase the rate of rise of the voltage across the thyristor to about one sixth of the value with the known RC circuit and the rate of rise of the discharge current when igniting of the thyristor to about a fifth of the value of the known RC wiring can be reduced.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung soll auf die Zeichnung Bezug genommen werden, in der ein Teil einer Stromrichteranlage mit einer Schutzbeschaltung nach der Erfindung veranschaulicht ist.To further explain the invention, reference should be made to the drawing be taken, in which a part of a converter system with a protective circuit is illustrated according to the invention.

Die Zeichnung zeigt einen Thyristor 2, der in einem Stromzweig einer Stromrichteranlage mit gesteuerter Ausgangsspannung angeordnet sein soll. Dem Thyristor 2 ist eine Reihenschaltung eines Beschaltungskondensators 3, der eine Kapazität von etwa 2 @.F haben soll, mit einem Beschaltungswiderstand 4, dessen Widerstand nach der Erfindung auf etwa 30 bis 300 Ohm, vorzugsweise etwa 50 bis 200 Ohm, insbesondere auf etwa 100 Ohm, erhöht werden kann, parallel geschaltet. Dem Beschaltungswiderstand ist eine Reihenschaltung einer in Flußrichtung des Thyristors 2 gepolten Diode 5 mit einem kleinen Ladewiderstand 6 parallel geschaltet, der nach der Erfindung gerade so groß bemessen ist, daß er eine Schwingung zwischen den in der Zeichnung nicht dargestellten Leitungsinduktivitäten der Stromrichteranlage und dem Beschaltungskondensator 3 verhindert und dessen Widerstand etwa 1 bis 10 Ohm, vorzugsweise 2 bis 5 Ohm, insbesondere etwa 3 Ohm, betragen kann.The drawing shows a thyristor 2, which is in a branch Converter system with controlled output voltage should be arranged. The thyristor 2 is a series circuit of a wiring capacitor 3, which has a capacitance of about 2 @ .F should have, with a circuit resistor 4, its resistance according to the invention to about 30 to 300 ohms, preferably about 50 to 200 ohms, in particular can be increased to about 100 ohms, connected in parallel. The wiring resistance is a series circuit of a diode 5 polarized in the forward direction of the thyristor 2 connected in parallel with a small charging resistor 6, which is straight according to the invention is dimensioned so large that there is no oscillation between the two in the drawing shown line inductances of the converter system and the wiring capacitor 3 and its resistance is about 1 to 10 ohms, preferably 2 to 5 ohms, in particular about 3 ohms.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Stromrichteranordnung mit Thyristoren, denen zur Beherrschung des Trägerstaueffektes eine Reihenschaltung eines Kondensators mit einem Beschaltungswiderstand parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Beschaltungswiderstand (4) eine Reihenschaltung einer in Durchlaßrichtung des Thyristors (2) gepolten Diode (5) mit einem Ladewiderstand (6) parallel geschaltet ist, der wesentlich kleiner als der Beschaltungswiderstand (4) bemessen ist. Claims: 1. Converter arrangement with thyristors, which for Control of the carrier jam effect with a series connection of a capacitor a wiring resistor is connected in parallel, characterized in that the circuit resistor (4) a series connection of one in the forward direction of the Thyristor (2) polarized diode (5) connected in parallel with a charging resistor (6) which is much smaller than the circuit resistance (4). 2. Stromrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladewiderstand (6) mindestens eine Größenordnung kleiner -als der Beschaltungswiderstand (4) bemessen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1185 283, 1091219.2. Converter arrangement according to Claim 1, characterized in that the charging resistor (6) at least one order of magnitude smaller than the circuit resistance (4) is. Publications considered: German Auslegeschriften No. 1185 283, 1091219.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1091219B (en) * 1959-06-05 1960-10-20 Licentia Gmbh Self-excited inverter, containing non-linear amplifier elements arranged in a push-pull circuit
DE1185283B (en) * 1961-07-07 1965-01-14 Westinghouse Electric Corp Protection device for a converter with semiconductor switches

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